【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于冶金化工固廢物的環(huán)保治理和綜合回收領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，即硫酸鈉結(jié)晶固廢物的微波碳熱還原及微波氧化焙燒，氧化焙燒產(chǎn)物進(jìn)行水熱反應(yīng)回收na0h。
技術(shù)介紹
1、冶金化工中用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行氧化還原揮發(fā)，收塵后的含硫尾氣，硫化礦物沸騰焙燒尾氣或制酸含硫尾氣，煙化爐收塵后的含硫尾氣，用碳酸鈉或na0h稀溶液進(jìn)行尾氣洗滌脫硫時(shí)，將產(chǎn)出大量的硫酸鈉廢水，濃縮結(jié)晶得到硫酸鈉結(jié)晶固廢物。濕法冶金廢水含有大量的硫酸鈉成分，濃縮結(jié)晶也得硫酸鈉結(jié)晶固廢物。特別是用溶劑萃取法萃取鍺，反萃鍺后必須進(jìn)行酸堿中和水解沉淀制取鍺精礦，水解殘液主要含硫酸鈉成分，濃縮結(jié)晶獲得比較純的硫酸鈉結(jié)晶固廢物。
2、目前硫酸鈉及其結(jié)晶在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都是一種固廢物，沒有什么經(jīng)濟(jì)價(jià)值，很難得到回收利用而堆存于庫房中。由于硫酸鈉是一種強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，采用鈣、鎂、鋇等進(jìn)行苛化反應(yīng)回收na0h幾乎都不可能實(shí)現(xiàn)。硫酸鈉易溶于水，所以硫酸鈉結(jié)晶固廢物不能進(jìn)行地下掩埋。硫酸根離子中硫元素已經(jīng)是最高價(jià)，與氧的結(jié)合非常牢固，采用濕法冶金方法進(jìn)行氧化還原反應(yīng)無法破壞其結(jié)構(gòu)而解體，因此硫酸鹽的氧化還原反應(yīng)只能釆用火法進(jìn)行。例如硫酸鉛渣(泥)的冶煉目前主要采用先氧化還原焙燒，獲得氧化鉛，再進(jìn)行碳熱還原冶煉為金屬粗鉛，再進(jìn)行硅氟酸鉛電解得精鉛。由于目前的硫酸鹽的氧化還原的火法冶煉是在一般的火法爐中進(jìn)行，而且未進(jìn)行分段冶煉處理，因此產(chǎn)生的廢氣是s02、c0、c02空氣等的混合物，不利于治理和綜合回收。而低價(jià)值的硫酸鈉結(jié)晶固廢物的火法冶煉進(jìn)行綜合回收至今未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)基于硫酸鈉結(jié)晶固廢物長期堆存無法處理，沒有進(jìn)行綜合回收的現(xiàn)實(shí)，提出在微波爐中先進(jìn)行微波輻射碳熱還原冶煉，獲得na2s和比較純的一氧化碳，再將na2s進(jìn)行微波空氣或富氧空氣氧化焙燒獲得na20或或過氧化鈉或超氧化鈉的混合物和s02廢氣，再將氧化鈉或過氧化鈉或超氧化鈉的混合物進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得na0h溶液或na0h結(jié)晶固體的工藝流程，能夠?qū)崿F(xiàn)硫酸鈉結(jié)晶固廢物的綜合回收和環(huán)保治理。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案：
3、一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，具體實(shí)施步驟如下：
4、步驟1.將硫酸鈉結(jié)晶固廢物與還原碳粉混合均勻，用紙漿糊作粘結(jié)劑制作成團(tuán)塊或顆粒；
5、步驟2.將步驟1制作的硫酸鈉結(jié)晶固廢物團(tuán)塊或顆粒置于微波爐中進(jìn)行碳熱還原冶煉，獲得硫化鈉固體和一氧化碳?xì)怏w；冶煉終點(diǎn)為用導(dǎo)氣管道從微波爐中排出的一氧化碳?xì)怏w不再燃燒為止；
6、步驟3.步驟2的碳熱還原冶煉結(jié)束后，向微波爐中通入空氣或富氧空氣，進(jìn)行硫化鈉的氧化焙燒，獲得氧化鈉、過氧化鈉、超氧化鈉混合物和s02與空氣的混合廢氣；氧化焙燒終點(diǎn)為排出的廢氣含s02≤100mg/m3為止；
7、步驟4.步驟3的氧化焙燒結(jié)束后降溫至200℃以下，取出氧化焙燒產(chǎn)物置于常溫清水中進(jìn)行水熱反應(yīng)；過濾后獲得na0h溶液或濃縮結(jié)晶na0h固體。
8、進(jìn)一步地，所述步驟1的硫酸鈉結(jié)晶固廢物為以硫酸鈉結(jié)晶為主要成分，硫酸鈉含量≥90％的固廢物；還原碳粉為焦碳粉或活性碳粉或碳黑粉，其加入量按化學(xué)反應(yīng)方程式na2s04+4c＝na2s+4c0所需要的理論量的1.2～1.3倍；紙漿糊粘結(jié)劑的用量為總質(zhì)量的6～8％。
9、進(jìn)一步地，所述步驟2的微波碳熱還原冶煉的條件是：微波輻射頻率為1～10ghz，溫度800～1000℃，時(shí)間30分鐘以上，并通過導(dǎo)氣管道從微波爐中排出的碳熱還原反應(yīng)廢氣不再燃燒為止。
10、進(jìn)一步地，所述步驟3的氧化焙燒條件是：微波輻射頻率5～10ghz，通入的空氣或富氧空氣的流速為60～120l/rnin，富氧空氣含氧量≥30％，氧化焙燒溫度10o0±50℃。
11、進(jìn)一步地，所述步驟4的水熱反應(yīng)條件是：將200℃以下的氧化焙燒產(chǎn)物按液/固＝1～2置于常溫清水中，反應(yīng)2小時(shí)以上進(jìn)行過濾，再冷卻至常溫，獲得na0h溶液或濃縮結(jié)晶na0h固體。
12、本專利技術(shù)的工作原理和特征：
13、本專利技術(shù)涉及的第一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是硫酸鈉結(jié)晶的碳熱還原反應(yīng)，即na2s04+4c＝na2s+4c0。當(dāng)微波爐中不含或含少量的氧氣時(shí)，紅熱的還原碳就會主要奪取硫酸根中的氧而使s6+還原為s或s2-，而na+很快與還原的硫成分反應(yīng)生成na2s。在微波爐中不人為通入空氣或其它含氧氣體的情況下，還原碳大量吸收微波發(fā)熱產(chǎn)生瞬間高溫，主要發(fā)生奪取硫酸根中的氧產(chǎn)生碳熱還原反應(yīng)。由于微波加熱不需要熱傳導(dǎo)物質(zhì)，也不存在溫度梯度，而且還原碳是吸收微波的優(yōu)良物質(zhì)，能夠從物料的內(nèi)外部均勻地，同時(shí)地吸收微波迅速發(fā)熱，并同時(shí)消耗微波爐中殘存空氣中氧，促進(jìn)硫酸鈉的碳熱還原反應(yīng)，反應(yīng)速度快。又由于加入了過量的還原碳，能夠使硫酸鈉的碳熱還原反應(yīng)進(jìn)行較徹底，最終只能生成na2s和一氧化碳。
14、本專利技術(shù)涉及的第二個(gè)化學(xué)反應(yīng)是na2s的氧化焙燒，即2na2s+302＝2na20+2s02或na2s+202＝na202(過氧化鈉)+s02或na2s+302＝na02(超氧化鈉)+s02。由于na2s是高吸收微波的物質(zhì)，硫化鈉的氧化焙燒也能內(nèi)外均勻迅速地進(jìn)行，只要通入的空氣或富氧空氣促量，硫化鈉的氧化焙燒就能進(jìn)行徹底。所得到的氧化焙燒產(chǎn)物主要是氧化鈉，即使含有部分過氧化鈉或超氧化鈉，都不會對后來的氧化鈉水熱反應(yīng)產(chǎn)生影響。
15、本專利技術(shù)涉及的第三個(gè)化學(xué)反應(yīng)是氧化鈉的水熱反應(yīng)，即na20+h20＝2na0h或na202+h20＝2na0h+1/20或2na02+h20＝2na0h+03，03→1/20+02。由于氧化鈉的水熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可使水熱反應(yīng)的溫度達(dá)到100℃左右，本專利技術(shù)控制氧化鈉水熱反應(yīng)的液/固＝1～2，有利于獲得較高濃度的na0h溶液和濃縮冷卻結(jié)晶na0h固體。
16、通過上述三個(gè)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的控制和操作，本專利技術(shù)將硫酸鈉結(jié)晶固廢物轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)值，用途廣泛的na0h進(jìn)行回收，消除了硫酸鈉結(jié)晶固廢物的環(huán)境危害和倉庫堆存。
17、本專利技術(shù)的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)價(jià)值很低的硫酸鈉結(jié)晶固廢物的綜合回收治理，獲得的na0h及其結(jié)晶產(chǎn)品用途廣泛，經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)大于na2s04結(jié)晶，同時(shí)可回收一氧化碳和二氧化硫。
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1.一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：具體實(shí)施步驟如下：
2.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟1的硫酸鈉結(jié)晶固廢物為以硫酸鈉結(jié)晶為主要成分，硫酸鈉含量≥90％的固廢物；還原碳粉為焦碳粉或活性碳粉或碳黑粉，其加入量按化學(xué)反應(yīng)方程式Na2S04+4C＝Na2S+4C0所需要的理論量的1.2～1.3倍；紙漿糊粘結(jié)劑的用量為總質(zhì)量的6～8％。
3.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟2的微波碳熱還原冶煉的條件是：微波輻射頻率為1～10GHz，溫度800～1000℃，時(shí)間30分鐘以上，并通過導(dǎo)氣管道從微波爐中排出的碳熱還原反應(yīng)廢氣不再燃燒為止。
4.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟3的氧化焙燒條件是：微波輻射頻率5～10GHz，通入的空氣或富氧空氣的流速為60～120L/rnin，富氧空氣含氧量≥30％，氧化焙燒溫度10O0±50℃。
5.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟4的水熱反應(yīng)條件
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：具體實(shí)施步驟如下：
2.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟1的硫酸鈉結(jié)晶固廢物為以硫酸鈉結(jié)晶為主要成分，硫酸鈉含量≥90％的固廢物；還原碳粉為焦碳粉或活性碳粉或碳黑粉，其加入量按化學(xué)反應(yīng)方程式na2s04+4c＝na2s+4c0所需要的理論量的1.2～1.3倍；紙漿糊粘結(jié)劑的用量為總質(zhì)量的6～8％。
3.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸鈉結(jié)晶固廢物的處理方法，其特征在于：所述步驟2的微波碳熱還原冶煉的條件是：微波輻射頻率為1～10ghz，溫度800～1000℃，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張國君，李世平，鐘媛，謝顯懷，李艷飛，謝剛，肖大英，
申請(專利權(quán))人：六盤水中聯(lián)工貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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